Какая плотность алмаза? Характеристики драгоценных камней

Минерал алмаз по сути представляет собой одну из многочисленных модификаций углерода. Физические свойства алмаза определяются внутренним строением кристалла.

Как и другие минералы, физические свойства алмаза оцениваются по следующим критериям:

• Твердость
• Плотность (удельный вес)
• Коэффициент преломления и дисперсия
• Структура кристаллической решетки (см. Химические свойства алмазов)

Немного истории

Существует множество легенд и поверий, связанных с удивительным камнем. И одно из них — алмаз приносит удачу своему владельцу. Но владеть им могут только победители по жизни. И к известным людям, носившим его, относятся Наполеон Бонапарт, Юлий Цезарь и император Священной Римской империи Людовик Четвертый.

Европа узнала алмаз примерно в 5-6 веке до н. э., но лишь 550 лет назад он получил свою невероятную популярность. Ведь именно тогда его научились правильно гранить, чтобы максимально раскрыть свойства бриллианта. А все из-за его невероятного свойства — огромной прочности, при этом плотность алмаза 3500 кг/м3. Какой еще из известных минералов может похвастаться такими же характеристиками?

Но вот то, что многие считают алмаз минералом, который нельзя разбить, привело к утере редких и красивейших камней. Например, в 1476 году, во время войны между герцогом Карлом Смелым (одним из первых владельцев ограненных алмазов подобием бриллиантовой огранки) и королем Людовиком XI наемникам короля удалось ворваться в палатку, стоящую на поле сражения. Их поразили россыпи бриллиантов, находящиеся там. Подлинность камней они решили проверить с помощью молота, и большое количество дорогих и красивейших камней были превращены ими в пыль.

«Друзьями девушек» алмазы стали лишь в середине пятнадцатого века, благодаря Агнессе Сорель, фаворитке Карла Седьмого. Теперь вы знаете имя той, кто сделала многих мужчин «несчастными».

Образование и происхождение алмазов:

Большинство природных алмазов имеют возраст от 1 миллиарда до 3,5 миллиардов лет. Многие из них были сформированы на глубинах от 150 до 250 километров в мантии Земли, хотя некоторые из них формировались на глубине около 800 километров.

Под высоким давлением и температурой углеродсодержащие жидкости растворяли минералы в породе и заменяли их алмазами.

Алмазы образовывались из этой жидкости либо путем восстановления окисленного углерода (например, CO2 или CO3), либо путем окисления восстановленной фазы, такой как метан.

Гораздо позднее (десятки – сотни миллионов лет назад) они были вынесены на поверхность в результате извержений вулканов и отложились в магматических породах, известных как кимберлиты и лампроиты.

Физические свойства

Неосведомленный человек, держа в руках алмаз, вряд ли догадается, какое сокровище ему досталось. Очень уж просто и невзрачно выглядит необработанный кристалл. Да и чаще всего встречается минерал в природе в виде обломков неправильной формы. Ну прозрачен, ну с высоким светопреломлением, которое варьирует от 2,417 до 2,419. Что в нем особенного? Только образец октаэдрической формы (две пирамиды соединены между собой основанием) может привлечь внимание обывателя игрой света на своих гранях. Именно высокое светопреломление обуславливает то, что мы называем потом бриллиантовым блеском, двупреломление отсутствует. При длительном нахождении на солнце большинство камней начинает светиться в темноте.

А еще алмаз известен своей невероятной твердостью — 10 из 10 баллов по шкале Мооса. Другими словами — самый твердый минерал из известных на земле. А вот какая плотность алмаза, можно легко найти в справочнике. Но прежде чем мы посмотрим, попробуйте предположить, какая она должна быть? Исходя из его твердости — довольно высокая. Но и тут алмаз проявляет свою парадоксальность.

Высокая твердость обуславливается особым строением кристаллической решетки кубической формы, где в каждом углу стоит атом углерода. Еще по одному атому размещено по центру грани, и по 4 атома внутри куба. Таким образом, те атомы, которые разместились в центре грани, являются общими для двух соседних ячеек, а те, что в вершинах — общими для восьми. Такой способ упаковки атома самый плотный.

Кристалл раскалывается с образованием гладких параллелей (так называемая совершенная спайность). Излом при этом варьирует от раковистого до занозистого (разумеется, не по спайности).

Заглядываем в справочник: средняя плотность алмаза 3500 кг/куб.м. Может варьировать от 3,47 до 4,55 грамм на кубический сантиметр. Не так и много для такого твердого минерала. По Разивалю же твердость шлифования составляет 140000,0.

Твердость алмаза

По шкале Мооса твердость алмаза является максимальной и равна 10.

Данная общепринятая шкала Мооса дает относительные значения по твердости . Ее показатели говорят о том, что минерал с более высоким числом царапает минерал с более низким.

Следующим после алмаза по твердости в шкале идет
корунд со значением 9. Но его абсолютное значение твердости в 150 раз меньше чем у алмаза – что говорит об абсолютном лидерстве алмаза в этом отношении.
Существуют и другие способы определения твердости, но оценка по Моосу (царапание минерала другим минералом-эталоном) оказалась наиболее простой и наименее разрушительной методикой, которая широко используется и в настоящее время.

Твердый — значит не сломать?

Твердость алмаза не одинакова в разных направлениях кристалла. На этом основана распиловка, огранка и шлифовка алмазов. Высокая твёрдость обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Одновременно с твердостью, алмаз является достаточно хрупким, что несколько ограничивает его применение. Под воздействием сильного удара алмаз легко раскалывается по плоскостям, параллельным граням правильного октаэдра.

Цветовая гамма

Еще одно физическое свойство, о котором хочется упомянуть, — цвет камня. И окраска оказывает значительное влияние на плотность алмаза. Самые распространенные — бесцветные или желтоватые, есть с голубоватым или коричневым оттенком. Гораздо реже в природе встречаются цветные кристаллы, но вариации цветов весьма разнообразны: розовые и красные, оранжевые и ярко-желтые, зеленые и синие, пурпурные и коньячные, вишневые, серые и даже черные. Еще одно название цветных алмазов — фантазийные. Хотя самыми дорогими были и остаются прозрачные бесцветные или с голубоватым оттенком, но спрос на камни редких оттенков растет, а значит, повышается и цена на них.

К тому же мы привыкли к тому, что бриллианты прозрачные, но есть они и непрозрачные. Цвет и прозрачность напрямую зависят от химического состава кристаллов. Замечена и еще одна закономерность: чем темнее, тем меньше плотность алмаза (г/см3).

Что такое алмаз

Имеющий особое строение алмаз невероятно прочен. Кристаллическая решётка минерала имеет форму куба, внутри и на вершинах которого расположены атомы углерода. Наличие между этими атомами прочной связи и предопределяет строение драгоценного камня: его твёрдость.

Химическая формула алмаза предельно проста. Он практически полностью состоит из углерода. Поэтому формула алмаза – С (углерод). Доля остальных элементов в составе минерала незначительна (поэтому эти элементы не учитываются в формуле). В целом в природе углерода достаточно мало (около 0,15% от общего числа элементов).

Разнообразие сфер применения натурального сырья обусловлено уникальными характеристиками минерала. Использование драгоценных камней распространено:

• при изготовлении ювелирных изделий;
• в электронике: во избежание перегрева приборов;
• при изготовлении медицинских инструментов.

Состав и физические свойства алмаза обуславливают и применение минерала в сфере телекоммуникаций. Подобное сырье высоко ценится за способность выдерживать резкие перепады температур и напряжения.

Обратите внимание! Химический состав алмаза предопределяет и использование природного сырья в горнодобывающей промышленности: для повышения эффективности бурового долота.

Только 15 % камней, добываемых в мире, в последующем используется для получения бриллиантов из природного сырья. 45 % минералов «условно пригодны» к тому, чтобы подвергать минералы огранке. Оставшееся сырье используется для производственных и промышленных нужд.

Химический состав и свойства

Как уже говорилось, минерал на 96,0–99,8 % состоит из углерода, атомы которого соединены между собой в кубической решетке. Кроме этого, встречаются в кристалле и другие химические вещества — кислород, азот, бор и кремний, алюминий и марганец, железо и медь, титан и цинк, никель и др. Возможны включения оливита и хромита, графита и пиропа, энстатина и другие.

Довольно часто можно встретить кристаллы с водой и угольной кислотой, углекислым газом и другими веществами в газообразном состоянии. Чаще всего примеси размещаются ближе к периферии кристалла.

Что касается химических свойств, то алмаз весьма устойчив к воздействию кислот и щелочей, не смачивается водой, зато легко покрывается жировой пленкой, даже от обычного прикосновения руками. Это свойство используется для определения настоящего камня. Химически инертным минерал остается до того момента, пока на него не будет воздействовать высокая температура.

Горит алмаз при температуре 850 °C, с образованием углекислого газа. А при нагревании без доступа воздуха более чем на 1000 °C он превращается в аллотропную модификацию — графит.

Удельный вес драгоценных камней (Таблица плотности)

Удельный вес драгоценного камня — это обзначение относительной плотности ювелирного или драгоценного камня.

Каждый ювелир по опыту знает, что некоторые камни “на вес” тяжелее, чем другие. Так, например, бесцветный циркон весит больше, чем алмаз такого же размера, а сапфир больше, чем изумруд. Ученые уже давно научились выражать это качество количественно, и это играет большую роль при распознавании веществ. В качестве стандарта была использована вода, и вес каждого вещества сравнивался с весом равного объема чистой воды. Полученное в результате такого сравнения число называется удельным весом, или относительной плотностью вещества. Таким образом, удельный вес тела есть отношение его веса к весу чистой воды равного объема. Для получения точных данных в качестве стандарта используется вода при температуре 4°С.

Таблица удельный вес драгоценных камней и ювелирных материалов

В справочной таблице даны значения удельного веса (или относительной плотности) для более 100 драгоценных камней и ювелирных материалов.

____________

Источник информации:

1. АндерсонБ. Определение драгоценных камней: Пер. с англ. /-Москва, Мир камня 1996

2. СЛОВАРЬ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ТЕРМИНОВ И ПОНЯТИЙ./ -Томск: 1996.

От чего еще зависит стоимость?

Диапазон цен на алмазы весьма широк, и стоимость зависит от многих характеристик. Но в любом случае всегда указывается цена за один карат (0,2 г):

• Огранка: самая высоко оцениваемая из них — 57 граней, или еще ее называют огранкой Толковского. Для мелких бриллиантов — 17 и 33. Остальные огранки считаются фантазийными, и цена на них значительно ниже. Но все же перечислим другие типы огранок: «Барион», «Квадриллион», «Принцесса», «Маркиз», «Роза», «Бриолет», «Груша», «Овал», «Сердце», «Ашер», «Изумруд», «Радиант», «Трилиант».

• Прозрачность: если в алмазе прозрачность идеальна, нет никаких трещин, в том числе микровключений, то цена моментально увеличивается на порядок, а то и больше.
• Размер камня: здесь речь идет не о каратах, так, бриллиант массой один карат в диаметре может быть 6,5 мм, и если остальные показатели так же высоки, то стоимость может составить 10-12 тыс. долларов за карат.
• Цвет. Все зависит от веяний моды и капризов клиента. Но самыми ценными до сих пор считаются бесцветные и с голубоватым оттенком.

Огранка алмаза:

Основными типами огранки алмаза являются:

– круглая (со стандартным числом 57 граней),

– фантазийная, к которой относятся такие виды огранки, как «овальная», «груша», «маркиза», «принцесса», «радиант», «сердце», «квадрат», «изумруд», «треугольник» и другие виды.

Форма огранки бриллианта зависит от формы исходного кристалла алмаза.

Применение

Изучив свойства алмаза, можно смело заявлять: камень просто уникален. Но не только в ювелирном деле его сейчас применяют. Наука и промышленность забирает часть мировых запасов камня для своих нужд. Только используют они камни мелкие или дефектные.

Какие же свойства ценятся наукой и промышленностью:

• высокая теплопроводность;
• твердость;
• прозрачность (способность пропускать УФ и ИК-лучи);
• строение кристалла (может быть проводником, изолятором). Он выдерживает высокое напряжение, резкие перепады температур.

Не осталась в стороне и медицина, используя алмазы в хирургии. Производятся сейчас скальпели, лезвие которых алмазное. Заточка таких лезвий делает надрезы сверхтонкими. В лазерных установках с помощью алмазов прижигают раны. В лабораториях с опасными химикатами ставят алмазные окна.

Строительный и ремонтный инструмент как бытового назначения, так и профессиональный — пилы, ножи по металлу, фрезы и стеклорезы, шлифкруги и многое другое – покрывают алмазной крошкой, для увеличения срока эксплуатации. Тоннели прокладываются с помощью так называемого проходческого комбайна. Его ножи покрываются слоем алмазной крошки.

Коэффициент преломления и дисперсии алмаза

Характерный блеск и «огонь» ограненных и отполированных алмазов (бриллиантов) обусловлен очень высоким показателем преломления (от 2,417 до 2,421) и сильной дисперсией (0,0574).

Для справки: светопреломление – это отклонение направления светового луча при вхождении в другую среду, где свет резко меняет свою скорость. Дисперсия – это различия в показателе преломления в зависимости от цвета (длины волны) применяемого освещения.

Дисперсия является основой внутреннего «огня» алмазов.

Рис.1: Схематичное изображение дисперсии:

Рис.2: Игра «огня» в бриллианте

Алмаз имеет показатель преломления 2,42, что является самым высоким среди всех драгоценных камней, используемых в ювелирном деле. Именно поэтому мы имеем удовольствие наблюдать такие свойства камня бриллиант, как сверкающий, алмазный блеск.

Уникальное сочетание дисперсии с высоким преломлением и твердостью алмаза, позволяющего отполировать его грани без малейших изъянов, составляет именно тот уникальный набор свойств, который позволил занять алмазу вершину в мире драгоценностей.

Другие физические свойства алмазов

Алмаз характеризуется аномально высокой теплопроводностью, которая составляет 900—2300 Вт/(м·К) и является наивысшей среди всех твердых тел. Это свойство позволяет рассматривать алмаз в качестве перспективного полупроводника (конечно, при условии, что будут разработаны достаточно дешевые методы производства синтетических алмазов). Существующие в настоящее время кремниевые полупроводники могут работать до 100°С, в то время как алмазные микросхемы будут работоспособны при гораздо более высоких температурах.

Из прочих свойств можно отметить, что алмаз не растворяется в кислотах и щелочах, является диэлектриком, обладает очень низким коэффициентом трения по металлу на воздухе (0,1) что объясняется образованием на поверхности алмаза тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Под действием дневного света и особенно ультарфиолетовых лучей большинство алмазов начинает светиться голубым, желтым и зеленым цветом, под действием катодных лучей проявляется люминесценция бледно-голубым цветом, под действием рентгеновских лучей – синеватым. Алмазы обладают свойством прилипать к некоторым жировым смесям. Это свойство широко используется для извлечения алмазов на обогатительных фабриках.

Температура плавления алмаза составляет 3700—4000 °C при давлении 11 ГПа. На воздухе алмаз начинает горение при 850°C. В струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь в углекислый газ. Нагревание алмаза без доступа воздуха приводит к его частичному переходу в графит при температурах выше 1500°С. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз переходит в графит за 15-30 минут.

ВСЕ КАМНИ — КАТАЛОГ | АЛМАЗЫ (БРИЛЛИАНТЫ) — КАТАЛОГ

Химический состав алмаза | Структура кристалла алмаза | Какие бывают алмазы? Формы кристаллов алмаза | Какого цвета алмазы? | Какие алмазы в украшениях с черными бриллиантами? | Самый большой алмаз в мире

Поделитесь статьей с друзьями

Работы дизайнеров из каталога ЮВЕЛИРУМ

• Co.Cos Jewelry
• Co.Cos Jewelry
• Taiga Jewelry, Томск
• Taiga Jewelry, Томск
• Илья Максимов, Крым
• Илья Максимов, Крым
• UBIRING
• UBIRING
• Diamonds are Forever
• Diamonds are Forever
• Кольца в природном стиле, Sergacheva Jewellery
• Серьги с жемчугом, Sergacheva Jewellery
• Кольцо с кабошоном, Minty Sky
• Серьги-мухи, Minty Sky
• Перстень, Precious Park
• Перстень, Precious Park
• Кольцо из кожи змеи, Stoyanova Jewellery
• Серьги-цепи, Stoyanova Jewellery
• Подвеска детская — клюшка, Matthew&Daniel
• Кулон для ребенка, Matthew&Daniel
• Браслет, Светлана Субботина
• Кольцо со славянской символикой, Светлана Субботина
• Кольцо в индийском стиле, Анна Гофман
• Кольцо в индийском стиле, Анна Гофман
• Серьги, ISTA
• Кольцо геометрическое, ISTA
• Серьги с эмалью, P.N.Jewelry
• Кольцо с эмалью, P.N.Jewelry
• Кольцо, Khramtsova Jewelry
• Кольцо, Khramtsova Jewelry
• Свадебные кольца на заказ, obruchalki.com
• Свадебные кольца на заказ, obruchalki.com
• Серьги, Юрий Былков
• Серьги, Юрий Былков
• Браслеты из титана, LanaMuransky
• Кулон из титана, LanaMuransky
• Брошь Слон (по Сальвадору Дали), THING
• Кольцо Вуаль, THING
• Серьги-булавы, ВЛАДИМИР МАРКИН
• Запонки, ювелирная механика, ВЛАДИМИР МАРКИН
• Кольцо в форме капли, EKATERINA TOLSTAYA
• Серьги в форме капли, EKATERINA TOLSTAYA
• Колье с янтарем, LETA
• Серьги с янтарем, LETA
• Серьги детские комбинируемые, FASHBY
• Серьги детские комбинируемые, FASHBY
• Кольцо архитектурной формы, Елизавета Малафеевская MANU_L
• Браслет архитектурной формы, Елизавета Малафеевская MANU_L
• Гарнитур Лист Гинкго, SHABUT JEWELLERY
• Брошь Носимый фарфор, SHABUT JEWELLERY
• Кольцо архитектурной формы, GEOMETRY
• Брошь, фарфор, GEOMETRY
• Колье из полимерной глины, LICORNE ART
• Брошь из полимерной глины, LICORNE ART
• Кольцо, авангард, ВАЛЕРИЙ СЕРЕДИН
• Браслет, авангард. ВАЛЕРИЙ СЕРЕДИН
• Гарнитур из дерева, скандинавский/японский минимализм, ВЛАДИМИР ШЕСТАКОВ
• Кольцо, скандинавский/японский минимализм, ВЛАДИМИР ШЕСТАКОВ
• Серьги, TON ANT
• Кольцо, TON ANT
• Кольцо архитектурной формы, ANCHOR
• Колье архитектурной формы, ANCHOR
• Серьги, GOHFELD JEWELLERY
• Колье, GOHFELD JEWELLERY
• Массивное кольцо, YAKISCHIK
• Дизайнерская бижутерия, YAKISCHIK
• Кольцо архитектурной формы, ONE DAY ART
• Кольцо архитектурной формы, ONE DAY ART
• Брошь, бионика, ВАЛЕРИЯ МАРКОВА (TESSA)
• Кольцо незамкнутое, бионика, ВАЛЕРИЯ МАРКОВА (TESSA)
• Кольцо, бионика, BEAVERS
• Серьги, бионика, BEAVERS
• Серьги, асимметрия, VAGANOVA JEWELRY
• Кольцо-самолет, VAGANOVA JEWELRY
• Кольцо-цветок, ALCHEMIA JEWELLERY
• Гарнитур, ALCHEMIA JEWELLERY
• Подвеска-кот, этника, СТУДИЯ ИЛЬИ И ВЕРЫ ПАЛКИНЫХ
• Серьги, СТУДИЯ ИЛЬИ И ВЕРЫ ПАЛКИНЫХ

В школьной программе

Такая характеристика, как плотность алмаза, встречается даже в школьной программе. Изучают ее по такому предмету, как физика, в разделе «Основы молекулярно-кинетической теории» в 10 классе. И задача решается. Полностью звучит она так:

Есть алмаз, плотность в кг/м3 которого составляет 3500. Какой объем займут атомы вещества в количестве 1022? (задачник Мякишева). Оказывается, свойства алмазов изучаются еще в школе. И не только в этом задачнике встречаются подобные задачи. Возможна и такая запись условия:

• плотность алмаза 3500. Какой объем займут 1022 его молекул?

Справочник

Плотность твердых веществ и жидкостей

Плотность газов и паров

Примечание: источниками справочных данных являются публикации в Интернете, поэтому они не могут считаться «официальными» и «абсолютно точными». Как правило, в Интернет справочниках не приводятся ссылки на научные работы, являющиеся основой опубликованных данных. Мы стараемся брать информацию из наиболее надежных научных сайтов. Однако если кого-то интересуют ссылки на эксперименты, советуем произвести самостоятельно углубленный поиск в Интернете. Будем признательны за любые комментарии к нашим справочным таблицам, а особенно за уточнения существующей информации или дополнение справочных данных.

Как выглядят камни

Существует классификация минералов, согласно которой выделяют:

• бриллиант. Такие камни представляют собой сияющие образцы, соответствующим образом обработанные в мастерской;
• борт. Так называют неправильные мелкозернистые экземпляры. Натуральный камень окрашен в чёрный цвет;
• баллас. У шаровидных самоцветов сероватая мутная структура. Поэтому баллас относят к полупрозрачным кристаллам.

Стоит рассказать, наличие каких ещё минералов предусмотрено в природе. Карбонадо представляет собой разноцветные кристаллы, окрашенные в серый или чёрный оттенок. У такого природного сырья крупнозернистое или плотное строение.

Выделяют и якутит. По своим характеристикам камень является тёмным минералом с небольшими включениями и серебристым отблеском на поверхности.

Магические свойства

Важно! Как и все природные минералы, имеют магическое назначение. Алмаз – прозрачный камень, соответственно, дарует чистую ауру владельцу. Камень способен помочь и в любовных делах, и в карьере.

Все достоинства камня, которые приписывают люди с магическими силами:

• дает гарантию защиты от магического воздействия любой направленности;
• дарует смелость, уверенность в себе, твердость духа;
• защитит от вредных привычек;
• осчастливливает обладателя.

Алмаз с примесями зеленых оттенков дарует женщине здоровье и крепкие семейные узы.

При всех своих положительных свойствах минерал требователен к владельцу. Если у человека негативные мысли в сторону других людей, то камень не будет действовать, также это касается грешников. Алмаз, переданный по наследству, приобретает магическое воздействие на нового обладателя только через 10 лет постоянного ношения. По легенде, чтобы обрести магические свойства, алмаз должен быть подарен человеку, а не самостоятельно куплен. Ни в коем случае нельзя красть алмаз или украшение с ним, это навлечет на преступника несчастье и большие жизненные проблемы.

В любом случае, бриллиантовый алмаз – красивое украшение, которое подойдет любому человеку с чистой душой.

По зодиакальной системе, алмаз лучше выбрать Овну, Весам. Этим знакам камень дарует максимальные положительные качества в виде уверенности, смелости и решительности. Категорически нельзя носить камень Рыбам, так как не принесет никакого действия.

Водным знакам подойдут голубые алмазы, знакам стихии огня – красные оттенки минерала.

Тонкости ухода

Несмотря на особую структуру алмаза, украшения с бриллиантами стоит оберегать от ударов и механического воздействия. В домашних условиях украшения регулярно моют в тёплом мыльном растворе. Украшения с бриллиантами оставляют в таком средстве на 20 минут. По истечении указанного времени изделия чистят мягкой тряпочкой. После этого украшения промывают в прохладной чистой воде.

Бриллианты хранят в плотно закрывающихся шкатулках, бархатных мешочками. При этом драгоценные камни не должны царапаться друг об друга.

Есть различные способы получения драгоценных камней. Набор украшений с дорогими бриллиантами указывает на богатство женщины, высокий статус в обществе. Представительницам женского пола стоит узнать всё про алмаз в плане его магических свойств. К примеру, кольцо с бриллиантом способствует активному раскрытию творческого потенциала.

Лечебные свойства камня

По мнению лиготерапевтов, минерал способствует активному обновлению клеток организма. Во многих учениях его применяется как омолаживающее средство.

При помощи минерала лечат:

• нервные болезни;
• патологии почек;
• болезни сердца.

В прежние времена горные воины носили перстни, декорированные бриллиантом. Считалось, что такие украшения придают силу духа, делают человека мужественным и непобедимым. Драгоценный камень оберегает от скверных поступков. Такой талисман приносит искреннее счастье владельцу.